第十一章 井 控 技 术.docx
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第十一章井控技术
第十一章井控技术1
第一节井控概述2
一、工作目标和总体要求2
二、对作业人员的要求3
第二节井控工艺4
一、溢流产生的主要原因和征兆4
二、溢流的预防6
三、溢流的处理9
四、压井作业18
五、特殊作业期间的井控工作28
第三节井控设备32
一、防喷器组合33
二、环形防喷器36
三、闸板防喷器37
四、防喷器控制系统39
五、阻流/压井管汇40
六、钻柱内防喷工具40
七、钻井液处理设备41
八、其他井控设备42
第四节防喷器和管汇压力试验43
一、防喷器出厂前的试验43
二、现场压力试验43
第五节浅层气井控47
一、浅层气的特点和危害47
二、关井程序47
三、气流的处理48
第十一章井控技术
井喷是地层流体(油、气和水)无控制连续不断地涌入井筒、喷出地面或侵入其他低压层位的现象。
钻井过程中,井喷是危及海上作业安全的恶性事故,轻则扰乱了正常的钻井作业,使地下油气资源受到破坏,重则使油气井报废和钻井装置破坏,造成环境污染和巨大的经济损失。
因此,以预防井喷事故为主导思想,本着严谨科学的态度做好钻井设计,全面掌握和应用井控技术,是确保海上钻井作业安全的头等大事。
溢流和井喷的根本原因是地层与井筒的压力失去平衡。
由于地层孔隙压力掌握不清,或某些客观原因和人为因素使得钻井液液柱压力降低,当液柱压力小于地层孔隙压力时将会发生溢流,甚至井喷。
因此,正常作业情况下应使井眼环空液柱压力略大于地层孔隙压力,以防止地层流体侵入井筒。
当溢流发生后,应按照井控程序立即关井。
现场的钻井监督、高级队长、井队领班和司钻等高岗位人员是实施井控技术的关键人物,直接参加平台钻井作业的人员必须熟知井喷的征兆和预防措施,了解现代井控装置的功能和特性,熟练掌握控制溢流和井喷的技术。
第一节井控概述
井控,即井筒的压力控制,是借助于一定的方法使钻井作业过程中井筒液柱压力与地层孔隙压力保持平衡,以顺利实施作业。
根据溢流的规模及所采取的控制方法,可将井控作业分为三级。
一级井控是仅依靠井筒内钻井液液柱压力来实现对地层孔隙压力的控制,以达到井筒没有地层流体侵入的目的。
二级井控是通过向井内泵入压井液和现场井控设备提供井口回压两种方式来实现对地层孔隙压力的控制,使井筒重新恢复到一级井控状态。
通常是在井筒钻井液液柱压力已不能有效控制地层孔隙压力而发生溢流的情况下进行。
三级井控是指二级井控失败,井涌量大,最终失去控制导致井喷(地面或井下),需要使用额外的特殊技术与设备才能恢复对井的控制。
一、工作目标和总体要求
井喷的主要原因可归纳为地层压力数据掌握不准、井身结构设计不合理、井漏后使环形空间液柱压力降低、起钻作业操作不当和井控装置失效等。
避免井喷事故,必须要坚持预防为主的原则,做好地层压力预测预报、井身结构优选、按规定配套和安装井控设备、加强井控技术培训等基础工作。
在钻井过程中,井控工作的目标是确保井眼处于一级井控状态;如果由于地层孔隙压力掌握不准等原因,使得钻井液密度不能控制住地层孔隙压力,短时间内井筒处于二级井控状态,应迅速采取有效措施进行处理和控制,避免引起井喷事故。
1.全过程控制
对一口井从开钻到完井的整个作业过程,不论进行何种工序、何种作业都要实行井控。
2.全面控制
对地层和井筒内的各个压力都要进行控制,要搞清楚井筒内各个压力之间的关系。
3.有效控制
不论是静态还是动态情况,都要使整个压力系统保持平衡,处于一级井控状态,保证
井眼安全。
4.合理控制
既要防止溢流发生,又要有利于保护油气层,还要有利于提高机械钻速,在钻井作业
过程中统筹考虑,合理地优选钻井液密度。
二、对作业人员的要求
1.总体要求
做好井控工作是现场作业者和承包商的重要职责,应严格按相关规章制度、技术标准和钻井设计要求执行。
现场副司钻以上高岗位人员应十分熟悉井下情况,掌握判断溢流的征兆和预防措施、现场井控装置性能、井控作业的原理和方法,在紧急情况下能迅速有效地实施井控作业。
参加钻井作业的相关人员,应熟悉各自岗位职责、井涌报警信号和关井压井程序。
井架工以上的钻井主要人员和第三方服务商的骨干人员应接受井控技术培训,取得井控证书。
2.主要职责
1)作业者
作业者主要职责如下:
(1)监督钻井作业的现场施工。
(2)向承包商提供钻井设计(包括井控设计),及时控制紧急情况。
(3)监督检查井控有关规章制度的落实。
(4)监督检查防喷设备的安装、试压与维护保养。
(5)确保钻井液加重、堵漏材料的储备和供应,保证现场有足够的钻井液和压井液。
(6)监督并指导承包商按规定完成低泵速试验、地层破裂压力试验和气体上窜速度测定。
(7)确认与压井施工有关的数据。
(8)制定特殊作业的井控程序和注意事项。
2)钻井承包商
钻井承包商主要职责如下:
(1)执行作业者的工作指令。
(2)维护保养好井控设备,并能熟练操作。
(3)定期举行井控防喷演习。
(4)发现溢流等异常情况应及时按井控程序处理并向钻井监督报告。
(5)掌握常规压井方法。
(6)熟练掌握井控应急程序中的职责。
3)钻井服务商
钻井服务商主要职责如下:
(1)执行作业者的工作指令。
(2)发现溢流等异常情况应及时报告钻台工作人员和钻井监督。
(3)熟悉本专业在井控作业中的岗位职责。
第二节井控工艺
一、溢流产生的主要原因和征兆
1.溢流产生的主要原因
溢流发生的根本原因是井筒液柱压力小于地层孔隙压力,其主要表现形式如下:
(1)钻井液密度不足。
钻井液密度不足是引起溢流的主要原因之一。
在渗透性地层进行钻进,当钻井液液柱压力小于地层孔隙压力时,井筒压力系统失去平衡,地层流体即会流入井筒产生溢流。
(2)起钻未能及时灌满钻井液。
起钻时未能及时灌满钻井液,致使井筒液柱压力降低,当低于地层孔隙压力时将发生溢流。
(3)起钻抽汲。
抽汲主要发生在起钻过程中,特别是当钻头、稳定器泥包或起钻速度过快时极易引起抽汲,造成井筒有效静液柱压力降低,当低于地层孔隙压力时将发生溢流。
(4)井漏。
井漏会使井筒液面下降,导致井筒液柱压力降低,当低于地层孔隙压力时将发生溢流。
(5)气侵钻井液。
受侵的钻井液如不能及时良好地进行地面除气,会导致密度下降。
如果将没处理好的气侵钻井液泵入井内,将会引起液柱压力降低,使气侵加剧,直至钻井液柱压力低于地层孔隙压力而发生溢流。
2.溢流的征兆(信号)
井侵是溢流的前奏,钻井液循环系统是一个封闭系统,井侵后系统中流体的变化(包括流体量、成分和性能等)在地面会有一定的显示,称这些显示为溢流的征兆(信号)。
及时识别和正确分析这些征兆,迅速采取正确的处理措施,是预防和控制溢流的关键。
根据各种征兆在溢流监控中的重要性和关联程度,可将它们分为直接征兆和间接征兆。
1)直接征兆
(1)钻井液返回流量增加。
在排量不变的情况下,井口返出钻井液流量增加是溢流的直接征兆之一,返出量增加,说明地层流体已经进入井筒。
(2)停泵后钻井液从返出管处自动外溢。
当钻井泵停止向井筒泵送钻井液时,井筒钻井液继续从环形空间溢出,如不存在钻柱内的钻井液密度高于环形空间内的钻井液密度或自动灌浆泵开启的因素,则说明正在发生溢流。
(3)循环池钻井液量增加。
在排除人为和地面因素的影响后,循环池钻井液量的增加,就说明溢流正在发生,所增加的量就是地层流体进入井筒的数量。
(4)起钻灌浆量偏少。
起钻时,若灌入量少于起出钻具的体积,甚至灌不进钻井液,则表明地层流体已进入井筒,已发生溢流。
2)间接征兆
(1)钻速突快。
机械钻速突然加快有多方面的原因,如果钻井参数没有发生变化,钻速突快可能是所钻地层岩性发生较大变化,也可能是地层孔隙压力发生变化。
如果地层孔隙压力发生变化,就可能引起溢流。
(2)钻井液密度下降。
在出口管处测得钻井液密度降低,有时会表明发生了溢流。
钻遇渗透性地层后,地层中的流体混进了钻井液中而使密度下降,是发生溢流的间接征兆之一。
(3)泵压下降和泵速(冲数)增加。
泵压下降有很多原因,在排除设备、工具和人为的因素以后,如果环形空间液柱压力低于钻柱内液柱的压力,表现为泵压下降、泵速增加,可能是地层流体进入井筒。
(4)大钩悬重增加。
井筒内的钻井液对钻柱的浮力作用,可以有效降低大钩的负荷。
较重的钻井液的浮力比较轻的钻井液的浮力大,当地层低密度流体进入井筒时,钻井液系统对钻柱的总浮力便会降低,其结果是地面显示钻柱悬重增加。
(5)其他征兆。
气测烃类含量升高、钻井液性能变化、在井口和钻井液槽处闻到油、气味等。
二、溢流的预防
溢流的预防主要体现在以下5个阶段。
1.钻井设计
井控是钻井设计的重要组成部分,也是关系到施工作业安全的头等大事。
海上钻井设计应遵循以下原则:
(1)井位选择尽可能回避有浅层气的位置,如果无法规避,则严格执行浅层气控制要求。
(2)利用邻井的测井测试资料和本井的地震资料做好地层孔隙压力预测工作。
(3)根据地层孔隙压力、破裂压力和坍塌压力剖面优化井身结构。
(4)根据预测的地层孔隙压力,合理选择钻井液密度,并按规定附加安全余量(通常油水井安全余量为0.05~0.10g/cm3,气井为0.07~0.15g/cm3)。
(5)根据预测的最大地层孔隙压力优选井控设备,油水井防喷器组的工作压力应不低于最大地层孔隙压力,高压气井防喷器组的工作压力应不低于最大地层孔隙压力的1.2倍。
(6)按规定对所有的井控设备、井口头和套管柱试压并设计地层破裂压力试验方案。
(7)下井钻具应安装浮阀(止回阀)。
(8)合理选择移动式钻井装置的就位艏向,以利于压井放喷和供应船输送加重材料。
(9)按QHSE要求制定井控应急预案。
2.日常作业
为了及时发现溢流显示,争取主动,现场应做好以下工作:
(1)检查和维护井控装置,确保其性能稳定和工作可靠。
(2)检查保养所有钻井仪器、仪表和监测设备,使其处于正常工作状态。
(3)做好溢流征兆的监测工作:
①钻井液进出口的流量、温度、气味的变化;
②钻井液池液面或总量的变化;
③综合录井中气体含量及组分的变化;
④钻井液性能的变化;
⑤dc指数的变化;
⑥起钻灌钻井液的情况等。
(4)定期对井控设备进行试压,并举行防喷演习。
3.钻开油气层前
钻开油气层前,钻井总监负责召开现场安全会议,组织有关人员按附表11-1、附表11-2和附表11-3的要求进行安全检查,并对检查结果予以核实、确认。
同时钻井总监还要对以下情况予以确认:
(1)井口装置试压合格后校正井口并固定牢靠。
(2)技术套管固井质量和套管柱试压是否满足要求,如不满足要求,应采取补救措施。
(3)钻穿技术套管鞋后的地层破裂压力试验数据是否满足要求。
4.钻开油气层中
(1)钻井液密度按设计要求调整均匀。
(2)钻入油气层2~3m应停止钻进并循环,以确认井筒内钻井液密度是否合适。
(3)加强dc指数和地层孔隙压力的监测。
(4)每班应至少以正常钻进排量的1/4和1/3进行一次低泵速试验并做记录;如果进尺较多、钻具组合改变或调整钻井液性能,应及时补做低泵速试验。
(5)每班应填写井控原始数据表(见表11-2-1)和压井施工单的相关内容。
(6)每班应检查阻流管汇各个闸门开关状况,确认使其处于正常工作状况。
(7)每班应检查一次储能器油箱油位,确认各压力表压力及电动泵、气动泵的开关位置正确,活动一次钻杆内防喷器阀芯和手动、液动阻流阀,并做记录。
5.钻开油气层后
在此阶段除了做好钻开油气层中的各项工作外,钻开油气层后的安全起下钻需遵循下述原则。
(1)满足以下条件才能进行短起下钻:
①调整钻井液性能,至少循环2周,使钻井液密度均匀;
②气全量值要小于10%且处于下降的趋势;
③停泵观察钻井液返出管液面,15min无溢流。
(2)短起下钻,测取气窜速度。
气体上窜速度可利用短程起下钻作业获得,但短程起下钻作业的总作业时间(包括起钻、静止观察和下钻)应不少于4h,过短的短程起下钻作业时间所测得的气体上窜速度不能反映井下的真实情况。
合适气体上窜速度的确定主要依据从开始正常起钻到钻具再下回到井底整个作业过程所需的时间,现场通常取30~50m/h的经验值,气体上窜速度过高则不能起钻。
(3)起钻。
裸眼段起钻速度不大于0.5m/s,复杂裸眼段起钻不能超过0.3m/s,特别是钻头在储层内和其上300m井段内尤要注意,以防发生抽汲。
起钻时用计量罐连续向井内灌入钻井液,检查和确认灌入量,并填写起下钻灌钻井液记录表(见表11-2-2)。
如发现异常应立即停止起钻并检查处理,确认正常后才能起钻。
(4)下钻。
打开油气层后,裸眼内下钻要控制钻柱下放速度小于0.5m/s,尽可能减小压力激动的影响,必要时应分段循环排气。
三、溢流的处理
1.发生溢流应采取的措施
发生溢流应采取如下措施:
(1)钻台应停止当前作业。
(2)应发出溢流警报信号,并按照井控程序立即关井。
(3)高级队长应组织当班人员就位。
(4)停止热工作业,并检查确认应急舱门关闭状况。
(5)根据现场情况和井口压力资料等制定压井方案和施工措施。
(6)钻井总监根据溢流状况和现场处理情况及时向上级报告。
(7)收集海况、气象等有关资料。
(8)通知值班船起锚待命。
2.关井原则
关井应遵循以下原则:
(1)关井要及时果断。
一旦发生溢流、井涌,关井越迅速,溢流量就越少,越容易控制。
(2)油或水层发生溢流时应采取软关井,气层发生溢流时应采取硬关井。
(3)情况紧急可关闭剪切防喷器。
(4)任何情况下关井,最大允许关井套压不得超过井口装置额定工作压力、套管抗内压强度的80%和薄弱地层破裂压力所允许关井套压三者中的最小值。
应绘制出不同钻井液密度下的允许最大关井套压曲线,张贴于司钻房或值班房明显处备查。
3.关井方式
关井是控制溢流最有效的办法。
由于溢流的种类、溢流量以及井眼条件的不同,关井方式也有所区别。
1)硬关井
当溢流或井喷发生后,在防喷器的四通通道(包括阻流阀)全部关闭情况下直接关闭防喷器。
硬关井程序简单,控制井口快,溢流量少。
由于环形空间通道突然关闭造成“液击”效应,硬关井可能损坏井口装置或憋漏地层。
2)软关井
当溢流或井喷发生后,先打开放喷液动阀,再关闭环形防喷器,关闭闸板防喷器,关闭液动阻流阀,最后打开环形防喷器。
该方法“液击”效应小,但关井时间稍长,溢流量大。
4.自升式钻井平台的关井程序
以下为现场常用的软关井程序。
1)钻进时关井程序
(1)停钻并发出井涌信号;
(2)上提钻具至关闭防喷器的合适位置;
(3)停顶驱及钻井泵;
(4)打开钻井四通处的液动放喷阀;
(5)关闭环形防喷器后再关闭上闸板防喷器;
(6)关闭阻流管汇上的液动阻流阀;
(7)报告钻井监督和高级队长;
(8)记录关井后10~15min的立管和套管压力以及循环池钻井液的增量及时间。
2)起下钻杆关井程序
(1)发出井涌信号;
(2)将钻具放至关闭防喷器的合适位置坐卡瓦;
(3)接顶驱或方钻杆(有条件的情况下先接钻杆内防喷器);
(4)打开钻井四通处液动放喷阀;
(5)关闭环形防喷器后再关闭上闸板防喷器;
(6)关闭阻流管汇上的液动阻流阀;
(7)报告钻井监督和高级队长;
(8)记录关井后10~15min的立管和套管压力以及循环池钻井液的增量及时间。
3)起下钻铤关井程序
因为大部分钻铤都带有螺旋凹槽,要使防喷器关在钻铤上实现封井很困难,所以在起下钻过程中,当钻铤进入防喷器组腔内之前要作溢流检查,在确认没有溢流时才能起钻铤柱。
当钻铤柱在防喷器组腔体内时,要尽快起下作业,并尽可能地缩短钻铤在其内的滞留时间。
一旦钻铤在防喷器组腔体内发生了溢流,则按如下步骤关井:
(1)发出井涌信号;
(2)迅速将钻铤立柱下到合适位置并坐好卡瓦;
(3)抢接变扣接头、钻杆内防喷器后接顶驱;条件许可时,可抢下部分钻杆;
(4)打开钻井四通处液动放喷阀;
(5)关闭环形防喷器后再关闭上闸板防喷器;
(6)关闭阻流管汇上的液动阻流阀;
(7)报告钻井监督和高级队长;
(8)记录关井后10~15min的立管和套管压力以及循环池钻井液的增量及时间。
4)下套管关井程序
(1)发出井涌信号;
(2)停止下套管,将套管接箍下到合适位置并坐好套管卡瓦;
(3)打开钻井四通处液动放喷阀;
(4)关闭环形防喷器或套管闸板防喷器;
(5)关闭阻流管汇上的液动阻流阀;
(6)打开套管吊卡或卡盘,上提游车;
(7)接套管循环头及压井管线;
(8)报告钻井监督和高级队长;
(9)记录关井后10~15min的套管压力以及循环池钻井液的增量及时间。
5)空井关井程序
(1)发出井涌信号;
(2)打开四通处液动放喷阀;
(3)关闭剪切防喷器;
(4)关闭阻流管汇上的液动阻流阀;
(5)报告钻井监督和高级队长;
(6)记录关井后10~15min的套管压力和循环池钻井液的增量。
若井下条件允许,可先抢下钻柱后,再按起下钻关井程序关井。
6)测井作业关井程序
(1)测井作业期间井筒发生溢流,如果情况允许,应尽快起出测井作业仪器,抢下钻杆按有关程序关井;
(2)测井作业时发生严重溢流,不允许起出测井作业仪器,司钻要立即关环形防喷器,并请示钻井监督,是否剪断电缆;
(3)打开钻井四通处液动放喷阀;
(4)关闭阻流管汇上的液动阻流阀;
(5)报告钻井监督和高级队长;
(6)记录关井后10~15min的套管压力和循环池钻井液的增量及时间。
5.浮式钻井平台的关井程序
以下为现场常用的软关井程序。
1)钻进时关井程序
(1)停钻并发出井涌信号;
(2)上提钻具到合适的关井位置,调节钻柱补偿器到中位;
(3)停顶驱及钻井泵;
(4)打开阻流端的水下事故安全阀;
(5)关防喷器(先关环形防喷器,再关上闸板防喷器);
(6)关闭阻流阀,确认已关井且无回流;
(7)报告钻井监督和高级队长;
(8)记录关井后10~15min的立管和套管压力以及循环池钻井液的增减量。
2)起下钻杆关井程序
(1)发出井涌信号;
(2)抢接钻杆内防喷器或顶驱;
(3)上提钻具到合适的关井位置,调节钻柱补偿器到中位;
(4)打开阻流端水下事故安全阀;
(5)关防喷器(先关环形防喷器,再关上闸板防喷器);
(6)关闭阻流阀,确认已关井且无回流;
(7)报告钻井总监和高级队长;
(8)记录立压、套压、钻井液池增量及时间。
3)起下钻铤关井程序
当钻铤进入防喷器组腔体内之前要作溢流检查,在确认没有溢流时才能起钻铤柱进入防喷器腔体内。
当钻铤柱在防喷器组内时,要尽快起下作业,并尽可能地缩短钻铤在防喷器组内的滞留时间。
如果钻铤在防喷器组内时发现有溢流,则按如下步骤关井:
(1)发出井涌信号;
(2)尽快抢接变扣接头、钻杆内防喷器及部分钻杆并将钻杆下过防喷器位置;
(3)抢接顶驱;
(4)钻具放到合适的关井位置,调节钻柱补偿器到中位;
(5)打开阻流端水下事故安全阀;
(6)关防喷器(先关环形防喷器,再关上闸板防喷器);
(7)关闭阻流阀,确认已关井且无回流;
(8)报告钻井总监和高级队长;
(9)记录立压、套压、钻井液池增量及时间。
如果在水下防喷器组以下的钻铤很少,则按以下步骤关井:
(1)发出井涌信号;
(2)尽快将钻铤起出防喷器;
(3)打开阻流端水下事故安全阀;
(4)关剪切闸板防喷器;
(5)关闭阻流阀,确认已关井且无回流;
(6)报告钻井总监和高级队长;
(7)记录套压、钻井液池增量及时间。
4)空井关井程序
(1)发出井涌信号;
(2)打开阻流端水下事故安全阀;
(3)关剪切闸板防喷器;
(4)关闭阻流阀;
(5)确认已关井且无回流;
(6)报告钻井总监和高级队长;
(7)记录钻井液池增减量、套压及时间。
5)测井作业关井程序
(1)测井作业期间井筒发生溢流,如果情况允许,应尽快起出测井作业仪器,强行下钻,按有关程序实施关井;
(2)测井作业期间发现严重溢流,不允许起出测井作业仪器,司钻要立即关环形防喷器,调节其操作压力,以允许电缆可以活动;并请示钻井监督是否剪断电缆,按空井关井程序进行关井。
6)下套管关井程序
(1)发出井涌信号;
(2)停止下套管作业,接套管循环头,接固井管线到循环头上;
(3)调节补偿器到中位;
(4)打开阻流端水下事故安全阀;
(5)关环形防喷器;
(6)关闭阻流阀;
(7)确认井已关好,且无回流;
(8)报告钻井总监和高级队长;
(9)观察并记录钻井液池增减量、关井环形空间套管压力及时间。
7)钻具悬挂程序
对于浮式平台,当天气海况不良时,关闭防喷器后平台和钻具的相对移动可能造成防喷器芯子的磨损。
为减少这种磨损,往往在井控作业时把钻柱重量放到防喷器闸板上,即将钻柱悬挂于闸板防喷器上。
发生溢流后,遇到下面几种情况时进行悬挂作业:
(1)升沉超过1m;
(2)关井套管压力超过7MPa(1000psi);
(3)天气不良或其他必要情况。
钻柱悬挂作业程序:
(1)关井(关闭上闸板)完成后,将闸板防喷器锁紧;
(2)调节环形防喷器操作压力;
(3)缓慢下放钻具直到悬重全落在闸板上(也可考虑上提,使防喷器处钻具处于中和点);
(4)调整补偿器至中位,打开环形防喷器;
(5)记录此时的关井立管压力和套管压力。
6.关井立压的确定
钻柱中装有浮阀、投入式止回阀等内防喷工具时,测定关井立压有下列三种方法,现场常采用第一种方法。
(1)方法一:
关井后,以极慢的泵速开泵注入钻井液,一旦套管压力上升立即停泵,此时的立管压力就是关井立压。
若套管压力升高较多,则关井立压为立管压力减去套管压力的增值。
(2)方法二:
调节阻流阀,保持套压恒定,用尽可能低的泵速开泵,此时立管压力逐渐上升,当立管压力停止上升时,立即停泵关井,停泵后的立管压力即关井立压。
(3)方法三:
打开阻流阀,用预定的压井泵速(低泵速)开泵,调节套管压力等于关井套管压力,记录此时的立管总压力,此值减去低泵速循环压力即为关井立压。
四、压井作业
1.压井基本原理
通过控制井口回压和泵入高密度压井液,排除环形空间受侵钻井液中的地层流体,重新恢复井下压力平衡关系,工程上称这个过程为压井。
压井是由异常的二级井控状态向正常的一级井控状态转化的关键一步,压井的设计方案和施工措施正确与否,对及时恢复或重建井下压力平衡将会起到至关重要的作用。
1)井底常压原理
压井作业既要把溢流控制住,又不能把地层压破而导致井漏或地下井喷,因此,保持井底压力恒定是各种压井方法的基本原则。
在实施压井过程中始终保持井底压力与地层孔隙压力平衡,这就是井底常压原理。
2)“U”形管原理
把一口井的循环系统想象成一个“U”形管,钻柱看成是“U”形管的一端,环形空间看成是另一端。
“U”形管底部是一个平衡点,对于两端来说,此处的压力是同一个数值,通过分析“U”形管任一端的压力变化可获得此值。
“U”形管原理的一个重要概念是套管与立管压力紧密相关,改变套管或阻流阀压力可以控制井底压力,从而影响立管压力使之产生同样大小的变化。
2.溢流种类判别和压井参数计算
1)溢流种类的判别
根据溢流流体在井底的垂直高度、关井套压、关井立压可以计算得到溢流流体压力梯度,据此可以判断溢流流体的种类。
溢流流体在井底的垂直高度计算如下:
式中